Мощный ледокол «Капитан Готский»

При водоизмещении 93 тысячи тонн нефтяной танкер «Капитан Готский» бесспорный чемпион тяжеловес этих льдов. Но своим успехом этот мощный ледокол обязан четырем ключевым изобретениям, которые можно найти на четырех легендарных ледоколах, в сердце каждого лежит технологический прорыв, который делал ледокольные суда мощнее и мощнее.

Считается что четверть мировых запасов нефти и газа скрыто подо льдами холодных северных морей, и корабль, созданный специально для того чтобы доставлять эти сокровища — арктический нефтяной танкер «Капитан Готский». Его постоянным маршрутом является тысяча километровый путь по Серверному Ледовитому океану из порта Мурманск до нефтяных месторождений Варандей, чтобы принять на борт 85 миллионов литров сырой нефти. Однако большую часть этого маршрута покрывает толстый слой льда, путь через который непрост. Если в мире и есть судно способное пережить этот безжалостный поход, то это мощный ледокол «Капитан Готский». Танкер буквально напичкан ледокольными технологиями — прочный ледокольный нос, революционный движитель и целый арсенал оборудования для плавания во льдах. Вместе эти инновации делают танкер одним из самых мощных ледоколов в мире. Однако чтобы понять, как ледокол ломает лед нужно отправиться в прошлое.

В 19 столетии Гамбург был самым оживленным портом Германии. Каждый год миллионы тонн грузов проходили через его доки. Но в начале зимы вода в порту превращалась в лед, и корабли оказывались в ловушке, в результате чего торговля замирала. Зимой 1871 года порт замерз почти на два месяца, поставив под угрозу благосостояние немецких купцов. Люди взялись за кирки и кувалды, чтобы убрать лед, но это не помогало, так как порт снова быстро замерзал.

Лед был просто слишком тверд для корпусов даже самых современных для того времени железных судов. Нос этих кораблей был острым и прямым как нож, чтобы резать воду. И если этот корабль сталкивался с ледяным покровом, он просто застревал. В 1871 году гамбургский инженер Карл Фердинанд Штайнхауз нашел простое, но изобретательное решение. Он создал корабль, нос которого был не прямым как нож, а закругленным как у ложки. Такое судно способно заползать на льдины и раскалывать их своих весом. Обладая мощным двигателем, оно способно ломать лед непрерывно, чтобы порт Гамбурга был открыт для торговли даже зимой. Штайнхаус назвал свой корабль «Eisbrecher Eins». Его можно считать прародителем всех современных ледоколов. Конструкция носа данного парохода, напоминающая ложку, стала настолько революционной, что используется до сих пор. Сегодня в порту Гамбурга несет дежурства целая флотилия ледоколов. Летом они работают в качестве буксиров, но зимой действительно оказываются в родной стихии.

Но как быть со льдами толщиной больше 1 метра, с которыми сегодня приходиться сталкиваться ледокольным судам, в том числе мощному ледоколу «Капитан Готский». Как это ни удивительно, но нос этого судна совсем не похож на изогнутый форштевень первого в мире ледокола «Eisbrecher Eins». И причина этого в том, что «Капитан Готский» не просто ледокол, он также является танкером с одной фундаментальной проблемой.

Многие из танкеров и сухогрузов ледокольного типа имеют одно и то же беспокойство — необходимо чтобы судно было способно плавать во льдах при всех условиях загрузки и при этом, чтобы лед контактировал с корпусом судна только в тех местах, которые рассчитаны на соприкосновение со льдом.

Местом рождения самого мощного ледокола стали опытовые бассейны фирмы Aker Arctic в Финляндии. Здесь проводят тесты масштабных моделей ледоколов, чтобы улучшить их конструкцию и ходовые качества. Но чтобы испытания соответствовали реальным условиям, финны довели до совершенства искусство получения льда. Они придумали особую технику приготовления модели льда. В течение ночи форсунки распыляют в воздухе, температура которого минус 20 градусов, крошечные капельки соленой воды, которые мгновенно замерзают и образуют тонкий слой миниатюрного льда. Этот лед ведет себя в точности как арктический лед, только тоньше примерно в 30 раз. Таким образом, инженеры-судостроители вместо общепринятого носа в форме ложки дали нефтяному танкеру «Капитан Готский» прямой нос, который наклонен под реальным углом для разламывания льда. В результате этому судну всегда удается подняться на лед, чтобы его сломать в независимости от того сколько оно везет нефти.

Разработка идеальной формы носа танкерного ледокола стоит миллионы долларов, но в Арктике становится очевидным, что деньги потрачены не зря. Пока ледокольному судну «Капитан Готский» удается сломить все, что Арктика ставит на его пути, но углубляясь во льды экипаж судна, осознает, что одной формы носа не достаточно, чтобы пройти сквозь ледовый покров. В 1871 году первый в мире ледокол «Eisbrecher Eins» водоизмещением 500 тонн произвел революцию в пробивании себе пути сквозь льды. Но это судно могло действовать лишь на реках и прибрежных районах. И чтобы зайти на обширные просторы Арктики, необходимо было найти неисчерпаемый источник энергии.

Революционная форма носа танкера-ледокола

В 50-х годах прошлого века перед СССР стояла огромная логистическая проблема. Шахты у северного побережья производили большие объемы угля и других природных ресурсов, но их доставка к промышленным центрам страны была крайне затруднена, ведь толщина льда может достигать около 3 метров.

Ледоколы тех времен имели дизельные силовые установки. Проблема же заключалась в том, что в далеком Северном морском пути нет заправочных станций. Любой ледокол, у которого закончиться горючее окажется полностью во власти льдов. Но советский ученый Анатолий Александров изобрел силовую установку, работающую от практически неиссякаемого источника энергии — урана. Закрытые в герметичной емкости урановые стержни нагревают воду до температуры свыше 250 градусов. Нагретая вода проходит через теплообменник, где вырабатывается пар. Пар вращает ротор и турбины, которые в свою очередь вращают вал гребного винта, развивая мощность в несколько тысяч лошадиных сил. Вскоре был создан первый атомный ледокол в мире «Ленин». В его реакторе располагался 241 стержень и 800 кг обогащенного урана. Этот объем позволял ледоколу находиться в автономном плавании от 3 до 4 лет без необходимости перезарядки своих реакторов.

Однако так сложилось, что самой слабой точкой любого судна является руль и гребной винт, совершенно не зависящей какой мощностью располагает судно. Любые механизмы ниже ватерлинии, уязвимы для кусков льда затянутых под днище. Если винт или руль сломается, корабль может быть потерян. Исходя из этого, волшебники из Финляндии разработали движитель, который превосходит атомоходы на целую эпоху. Самый мощный ледокол «Капитан Готский» оснащен уникальным движителем, который получил название «азипод». Винто-рулевая колонка непросто движет корабль вперед, она способна на гораздо большее. Они могут поворачиваться на 360 градусов, поворачивая корабль, а вместо того чтобы уходить ото льда движители его перемалывают, за счет прочности лопастей винтов, изготовленных их закаленной стали. Типичная винто-рулевая колонка весит около 30 тонн. На мощном ледоколе «Капитан Готский» установлено два таких движителя. Таким образом, азиподы являются главным оружием в битве судна с его основным врагом ледяными торосами.

Винто-рулевая колонка - Азипод

Однако в случае с тяжелой ледовой обстановкой ледокольный нефтяной танкер разворачивается в три приема и готовится к полномасштабной атаке. Вместо того чтобы атаковать торосы уязвимым носом, судно разворачивается кормой вперед. Ее кромка имеет специальную форму, чтобы откалывать от тороса большие глыбы льда и втягивать их под днище, где винто-рулевые колонки гребными винтами диаметром 5,6 м разламывают на маленькие безобидные куски. Таким образом, новые ледоколы серии «Василий Диньков» способны пробивать себе путь сквозь многометровые ледяные торосы. Для выполнения этого маневра капитан отдает приказ покинуть свои посты и перейти на другую сторону ходового мостика с аналогичным управлением. Врезаясь в торосы судно, замедляет ход до скорости пешехода, но это дает азиподам достаточно времени для засасывания льда и разрубки его на мелкие куски.

В 1959 году первый атомный ледокол «Ленин» покорил Арктику благодаря атомной энергии, но его стальная обшивка в конечном итоге износилась под воздействием титанических сил льда. Чтобы построить корабль еще больше, который сможет достичь северного полюса и эксплуатироваться продолжительное время инженеры должный были понять, как защитить его корпус.

В августе 1969 года танкер с названием «Manhattan» отправился в грандиозное путешествие через паковые льды Арктики. Это стало частью новаторского проекта целью которого было доказать что корабли лучший способ транспортировки нефти с Аляски. «Manhattan» был типичным танкером, но американские судостроители укрепили его корпус стальными балками, чтобы сделать его прочнее. Также они обернули его корпус стальным поясом для отражения льда давящего на борта судна, и дали ему массивный ледокольный нос, чтобы он мог пробить лед толщиной более 1 метра. Эти улучшения превратили американский ледокол «Манхеттен» в один из самых бронированных коммерческих судов в истории. Первое плавание судна в 1969 году прошло без проблем, но когда он вновь вышел в путь через мощные льды, трение между корпусом судна и льдом стало слишком большим, и могучий танкер застрял. Это стало предостережением для судостроителей, которые поняли, что можно либо ломать лед, либо возить груз.

Модернизированный танкер - ледокол Манхеттен

В 70-х годах прошлого века немецкие инженеры судостроители захотели построить ледокол достаточно большой, чтобы перевозить грузы для исследовательских баз в полярных регионах. Они должны были его сделать таким, чтобы он не стал жертвой трения как его предшественник. Итогом многолетней работы стал самый большой ледокол, который когда-либо строили в Германии названный «Polarstern» водоизмещением 17 300 тонн и длинной 120 м. Их победой стал метод скольжения льда по металлу, который предполагает создание смазывающего слоя между обеими поверхностями, что значительно снижает трение.

Немецкий ледокол Polarstern

Немецкие инженеры использовали эту идею на ледоколе «Polarstern», который втягивает морскую воду через отверстие в корпусе, вода смешивается с воздухом, потом выбрасывается через дюзы прямо под уязвимыми скулами. Пузырящая смесь образует скользкую прослойку между корпусом и льдом, упрощая движение ледоколу.

Данное ледокольное судно стало триумфом немецкой инженерной мысли. Он поддерживал снабжение научных баз почти 30 лет и все еще продолжает бороздить просторы северных морей, работая около 320 дней в году.

Мощный ледокол «Капитан Готский» имеет корпус вдвое длиннее ледокола «Polarstern», поэтому нагрузка на его корпус поистине титаническая. Каждую секунду глыбы льда размером с автомобиль врезаются в судно и уходят под днище. Судно способно перевозить миллионы литров нефти и поэтому крайне важно, чтобы его корпус всегда оставался невредимым. В связи с этим конструкторы проследили, чтобы нефтяной танкер выдержал все удары. Каждая из 10 нефтеналивных емкостей судна может вместить 8 миллионов литров нефти. Ее разлив стал бы настоящей катастрофой, поэтому чтобы груз оставался в безопасности, судостроители усилили корпус сотней стальных ребер для поглощения ударов льда. А чтобы быстро избавляться ото льда танкер полагается на мощь водяного потока, почти точно также как немецкий ледокол. Винто-рулевые колонки создают поток воды проходящей вдоль корпуса и отбрасывающие отломленный лед прочь. Как и устройство для создания пузырьков, азиподы создают поток, который облегчает льду движение вдоль корпуса, а чтобы не дать снегу намерзать на холодный стальной корпус, последний покрыт сверх скользкой краской.

Однако чтобы построить самый мощный ледокол водоизмещением 93 500 тонн инженерам пришлось решить последнюю проблему — они должны найти способ вести корабли по безопасному маршруту среди льдов, чтобы те могли достичь своей цели.

Экипаж мощного ледокола «Капитан Готский» сохраняет постоянную готовность в своей битве с природой — вахтенные офицеры осматривают льды, чтобы проложить через них лучший маршрут. Многолетний опыт научил командный состав судна тому, как различать лед, который иногда бывает намного опаснее других. Дело в том, что многолетний лед обладает характерными электромагнитными признаками позволяющими заметить его на изображениях со спутника, благодаря чему команда может проложить безопасный путь в обход его. А радар позволяет находить бреши во льду, чтобы найти кротчайший путь к пункту назначения. Таким образом, для ледокола прямой курс не всегда самый лучший, так как лед вокруг нефтяного танкера движется не переставая, и команде нужно постоянно подстраивать под это движение свою тактику.

Конечный пунктом назначения самого мощного ледокола является терминал Варандей. Это часть огромного проекта, который сам по себе является техническим чудом. Нефтяной терминал «Варандей» представляет собой стационарный морской ледостойкий отгрузочный причал, построенный в четырех километрах от порта Варандей, причал соединяет с береговыми нефтяными резервуарами подводный дюкер, по которому перекачивается нефть. Отгрузочный причал — конструкция высотой более 50 м и весом более 11 тысяч тонн состоит из опорного основания с жилым модулем, швартово-грузового устройства со стрелой и вертолетной площадкой. Терминал функционирует круглогодично, поэтому для работы в зимний период привлекаются ледокольные нефтяные танкеры.

Танкер Капитан Готский у терминала Варандей

По прибытию танкер «Капитан Готский» не швартуясь к терминалу, берет на борт нефть. Однако данная операция бункеровки весьма сложна, так как сильное течение и ветер двигают ледяной щит по поверхности воды со скоростью 4 км в час, который постоянно толкает танкер во время закачки сырой нефти. В данном случае используются азиподы, чтобы мощный ледокол оставался на месте иначе неверный расчет скорости льдов может привести к катастрофическим последствиям. Даже пара небольших ледоколов во время погрузки, кружат вокруг танкера, стараясь разбить ледяной пласт. Это одни из самых сложных условий, с которыми судну приходилось сталкиваться.

Арктический нефтяной танкер «Капитан Готский» является неоспоримым чемпионом вод Северного Ледовитого океана, и остается им пока не будет создан еще больший ледокол.